Упражнение 2 Определение внутреннего сопротивления гальванического элемента

Внутреннее сопротивление r_x источника E_X может быть измерено с помощью электрической цепи, схема которой представлена на рис.3. Она отличается от предыдущей (см. рис.2) тем, что вместо нормального элемента включен магазин сопротивлений R. Теперь есть возможность измерить ЭДС Е_Х (так же как в упр.1) и напряжение U_внеш при наличии у источника тока внешней нагрузки в виде известного сопротивления R. Согласно формуле (5)

.

С другой стороны, U_внеш=IR.

Решение этих уравнений дает формулу для расчета внутреннего сопротивления источника тока:

(12)

Проводить измерения рекомендуется в следующем порядке.

1.Скомпенсируйте ЭДС источника E_Х. Для этого переведите переключатель П1 на клеммы 5–6. Запишите в таблицу 2 длину компенсирующего участка реохорда l_X. Из формулы (7) получим

(13)

где I₁ – ток в реохорде от источника рабочего тока Е.

2. Замкните источник Е_Х на внешнее известное сопротивление R (магазин сопротивлений Р-32). Конкретное значение сопротивления R согласуй-те с преподавателем. Скомпенсируйте напряже-ние на полюсах источника U_внеш и запишите соответст-

вующую длину реохорда l_R.

Рис.3 Вместо формулы (13) для

данного случая можно записать, что

. (14)

После подстановки уравнений (13,14) в формулу (12) получается следующее соотношение для расчета внутреннего сопротивления источника тока:

(15)

Таблица 2

R	lX	lR	rX

3. Сделайте не менее пяти измерений l_X и l_R при выбранном значении сопротивления R, записав результаты в таблицу 2.

4. Вычислите среднее значение внутреннего сопротивления источника тока по формуле (15). Определите погрешность измерений по Стьюденту и запишите результат в виде

,

указав коэффициент надежности.

Контрольные вопросы

1.Что такое химический источник тока? Что лежит в основе его работы? Изучите по учебнику какой-нибудь из них.

2.Что такое сторонние силы? Что собой представляют сторонние силы в химическом источнике тока и что в электрогенераторе электростанции?

3.От чего зависит ЭДС химического источника тока? Почему она не зависит от площади электродов? А что-то зависит от площади?

4.ЭДС измеряется в вольтах. Почему ее нельзя измерить вольтметром? Или все-таки можно? Что показывает при этом вольтметр?

5.В чем состоят преимущества компенсационного метода измерения ЭДС и как эти преимущества достигаются?

6.Какие требования к оборудованию и приборам нужно выполнить для успешного применения компенсационного измерения ЭДС?

7.Нарисуйте принципиальную схему электрической цепи для измерения ЭДС источника тока компенсационным методом.

8.Выведите рабочую формулу для расчета ЭДС по результатам измерений. Обоснуйте допущения, которые сделаны при ее выводе. Все ли они одинаково бесспорны?

9.Что влияет на точность измерения ЭДС компенсационным методом? Каковы средства достижения максимальной точности?

10.С какой целью в установке используются сдвоенные кнопки-выключатели? Какова последовательность их срабатывания?

11.Почему рекомендуется замыкать кнопки лишь на короткое время?

12.Расскажите подробно, как компенсационный метод используется для измерения внутреннего сопротивления источника тока. Почему нельзя измерить внутреннее сопротивление омметром, например?